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自序

本书献给我的太太和两个女儿丫丫与妮妮。

我在2021年写了《我在硅谷管芯片:芯片产品线经理生存指南》(清华大学出版社出版)一书。这本书出版后广受欢迎,短短1个月内第一版第1次印刷的数量就已售罄,而后几经加印,至今已有万余册的销售量,还荣获了2021年度清华大学出版社的年度十佳好书奖。这本书获得读者的谬赞,是基于我国目前对芯片产业大规模投资的背景下,从业人员远超过往,对芯片行业有迫切了解的需求。出版之后,我在自己的公众号和微信上收到很多好评和反馈,很感谢读者的抬爱,也很高兴自己能对国产芯片行业有序、健康的发展有一点点间接的帮助。

我的第一本书主要从产品线经理自身的职能角度出发,讲述了产品管理和市场营销较为普遍的工作流程,包括战略规划,营销实践,与公司各部门运作之关联,以及如何赢得芯片生意等内容。虽然有20多万字,然而在成书之际非常意犹未尽,因为篇幅所限,不能在一本书中跳出产品线经理的角度,而扩展开去更多地客观描述芯片公司的产业内外、研发生产、运营管理等方面。因此,我此次又推出《我在硅谷管芯片:芯片产品线经理生存指南》的姐妹篇《我在硅谷管芯片——芯片设计公司运营之道》,其愿望是能够描述芯片设计公司如何从无到有,从开始计划产品,到开创公司组织架构,成功研发,生产和交付产品给客户,不断发展壮大,在广阔的芯片行业内拥有一席之地的整体过程。本书并不是一本关于创业的书,不会谈融资、财务模型、与投资人沟通、创业路演、退出机制等,本书也不涉及如财务、人事、法务等与其他行业共通的运营实务。本书着重于详尽描写芯片设计公司本身的产品战略、运营管理,以及和外部供应商、合作方和客户的共生关系。本书希望帮助读者在群雄混战的芯片江湖里,得以更好地求生存和谋发展。

芯片设计公司(Fabless Semiconductor Company)是一类特殊的芯片厂商(又称无厂设计公司简称Fabless)。此类厂商没有自己的晶圆制造厂,使用外部的晶圆代工厂进行生产,封装和测试也有可能通过外包方式进行。此类公司一般拥有自己的芯片设计的核心知识产权(IP)而委托代工厂生产产品,也可能通过与供应商合作的方式获得所需的芯片技术,也可能拥有生产工艺方面的知识。芯片设计公司因为自己不需要投资掌握生产的全过程,因此公司的资产负担和运营成本不会很重,可以把大部分精力花在与公司生存密切相关的产品创新设计、市场拓展和产品销售上。这样的模式相当灵活,对市场的响应可以很快。少数创业者靠独特的市场嗅觉、研发能力和极少的资本就可以创立一家全新的芯片公司,因而无厂设计公司是近几十年来全球芯片创业公司的主要形式。

近年来,国内的设计公司因为政策和资本市场的扶持而正在高速发展,在两三年间有几千家公司注册了与芯片相关的业务。然而,不可否认的是随着时间的推移,只可能有少部分公司会取得成功(成功的定义可能是每年持续地大幅盈利,被收购,或者上市)。在此领域中有几种非常典型的造成失败的因素:

●产品并不符合客户的需求,或者产品没有竞争力——客户不想用。

●只提供了试产的芯片,而没有科学的生产、测试、质量管理和客户支持流程——客户不敢用。

●缺乏供应链管理和项目管理的经验——客户不能按需、及时地收到芯片。

●反复更改芯片目标规格,反复流片,无法交付——工程能力不足,或自我定位不对,研发成本过高,无清晰的研发流程,团队管理不善。

●选择了错误的各类供应商,导致拿不到产能、工艺不过关、IP没法用、可靠性问题、良率太低——芯片根本卖不出去。

今日芯片产业的上下游环节已经极其庞大和复杂,可以容纳上千家设计公司来同时开发产品,然而并没有任何完整的资料来讨论公司的运营问题。虽然不少国内芯片设计公司已经比较成功,但是对于更多的初创公司,仍然有大量技术、商务和供应链方面的问题需要进一步解决和优化。在执行层面上,公司经常会发现“魔鬼”在细节中,虽然晶圆厂、EDA厂商和IP公司已经提供了大量的供应链选项,然而即使对于大型公司,风险、延迟和失误仍然随处可见。过去,任何芯片生产环节中的问题都被垂直整合型的企业在内部解决,然而今天因为高度的分工,很多运营和管理问题必须跨过公司层面来处理。本书中描述的芯片设计公司的种种运营之道,是希望帮助公司在面临错综复杂的产业环境时,可以做出最为科学的决策,最大程度地避免和最好地解决以上描述的种种问题,使得公司可以更健康地发展。本书的目标读者群体是:

●希望从更宽的角度了解整个行业的芯片设计公司从业人员。

●拥有工厂但希望外包部分生产产能的IDM公司员工。

●芯片设计公司的供应商,包括EDA、IP、晶圆厂、封测厂等。

●芯片销售和代理商。

●芯片公司的客户,主要是电子厂商。

●希望了解芯片设计公司运营的投资人、行业分析师和媒体人士。

●希望能够准确评估当地芯片相关企业的政府人员。

●开始计划创办自己的芯片设计公司的创业者。

●希望毕业后投身于芯片行业的学生。

我在电子业界有超过16年的工作经验,在硅谷的数家芯片公司做负责全球市场的产品线经理和总监10年,对国际上芯片设计公司的一般运作之法和成功之道可算有一些认识,这里将学习心得分享给各位读者。我的祖籍是浙江诸暨(隶属于绍兴),而出生、成长于上海,继承了“绍兴师爷”的气质,甘做各位读者的幕后辅佐之臣,希望对读者的日常工作和国产芯片的日益进步有所帮助。我抱着“要把金针度与人”的心情而写作,能够得到很多读者的回复和认同,足以慰藉自己了。我对本书的写作过程非常享受。

本书假设读者在阅读之前对芯片和电子工程的一般基础知识和基本运作已经有所认识,读过相关课程或有相应职场经验,因此在这本书里没有太过基础的介绍,以免卷帙浩繁,耽误较专业读者的时间。如果部分年轻读者对某些术语感到陌生,这里可能要先行道歉。

本书包括的所有内容、图片,绝大部分出于原创,书中列举了一些写作过程中用于旁证和参考的图书和参考文献。为确保本书物有所值,在我的拙作《我在硅谷管芯片:芯片产品线经理生存指南》中已经出现过的有关产品管理、市场营销等内容,在本书中只是做一些简单引用以使篇幅完整,引用比例小于3%。书中关于公司和行业的内容主要引自公开资料或市场分析报告。本书内容是基于作者对于行业的认知并总结出的一些公共法则,不涉及具体公司需要保密的技术、产品和市场信息。本书写作的宗旨是分享可适用全业界的职业经验,而非任何具体的商务和产品知识。

芯片产业内容包罗万象,品类繁多,从硬件到软件,从研发到商务,任何人可能极尽其职业生涯,都只能在某一极细分领域上勉强成为专家,转换一个细分赛道就需要从头学习所有的经验。正因如此,本书的许多章节属于我的观察所得,并未切身躬行,不可避免地有浅陋甚至错误之处。我在国外居住已久,中文能力有些衰退,写作时有些内容标注英文更能准确表达,此外全球芯片行业内经常习惯使用英文的科技术语沟通,所以本书在部分重要词汇上同时标注了中文和英文,以供读者对照。如有其他行文不甚通畅之处,都望海涵。

成书之际,再次感谢清华大学出版社的伯乐——杨迪娜老师,希望这次合作仍然成功而愉快。

如西方唯心派哲学家所说:“树叶于无人处落下,就没有一点声音,只有在被人倾听时,落叶才会有声”。希望各位读者能够不吝指点和批评,任何留言都是一种鼓励。

俞志宏
2024年7月于美国硅谷 g2/IcH5t5groR+eyUiUKOJbnAlaPDtF8cf0K5FTS6Whay3ap76jrg/lUFTyxNOtb



引子
关于芯片的15种迷思

看的书多了,感觉凡是长篇大论,总是要由小事、小文章引出,作者才能自己渐树信心,文章才有循序渐进、渐入佳境的效果。作为本书的引子,我整理了一些来自各行各业的同学和朋友近年来垂询关于芯片的几类问题和我的个人见解“ 愚说 ”如下。

1.芯片主要用于手机和计算机吗?

愚说 :智能手机确实是芯片的第一大应用,智能手机里芯片的价值大约是全球芯片销售额的两成。不过在现代社会,基本上用电的装置或者设备,都会用到复杂程度千差万别的各类芯片。像手机、计算机等,因为对性能的极端追求和对尺寸的极度限制,部分核心元件必须用到非常复杂、高度集成且昂贵的芯片,然而其中也会用到较为廉价的小芯片。至于我们平时所接触到的家用电器、汽车、仪表、游戏机、视频监控等,如果把盖子打开,无一不是各种芯片在背后各司其职地默默运转,来做信号处理、数据存储、计算、通信、传感、电力变换等复杂任务。2021年,全世界芯片销售额达到了5800亿美元的历史新高,而且10年内的目标是1万亿美元。可以说城镇居民每天接触的设备中,加起来可能有数以千计,从高端到低端的各类芯片,比如,一辆普通的燃油汽车,就需要上千颗各类芯片,而电动汽车的需求更是需要翻倍。

2.芯片是需要投资数十亿乃至上百亿人民币的昂贵项目吗?

愚说 :这句话是部分正确的。

芯片行业数十年来已经发展成为非常庞杂的产业链。其中如专门负责制造生产的晶圆厂,必须规模化经营,必须采购极其昂贵的设备,建起建筑标准极高的厂房,研发复杂的先进生产工艺。新建的晶圆厂即使只使用成熟工艺,采购二手的生产设备,只加工8英寸(1英寸=25.4mm)大的较便宜晶圆,仍然需要十亿级别人民币的投入,而如果要做业界最先进的12英寸晶圆,则各项开支急剧上升,需要几百亿级别人民币的投资,加上庞大的工程团队,复杂的工艺研发过程,面临难以计数的困难。

而芯片设计公司则运营形态完全不同,设计公司将制造生产完全外包给晶圆厂,而自身则专注在创新的产品设计、供应链管理、销售和客户支持上。其创业门槛和启动投入较低,甚至某些特殊情况下仅需几个高手就可以拥有自己的产品。成功的设计公司拥有独特的产品特色和市场嗅觉,其销售毛利往往超过做代工的晶圆厂,有时只需要几千万人民币的投入,就可以开始设计一些简单产品而生存得很好。当然也有一些专注于需要较先进工艺的芯片而需要亿元级别投资的设计公司,但是总体来说,开创一家芯片设计公司,并不需要像开设晶圆厂那样花很多钱,而且即使不成功,投资人在很早期就可以止损。

我们今天所看到的国内在两三年间涌现出的数千家注册了芯片相关业务的公司,大多数应该是设计公司。未来的几年,我们会看到行业发生很大的变化。

3.芯片公司可能长期亏损,盈利十分困难吗?

愚说 :现在有一些熟悉互联网的投资人进入芯片投资的领域,认为可以重复互联网的经验,通过降价补贴、垄断市场、提高价格的打法来抢占芯片市场,也许可以先亏损再盈利。然而芯片公司属于销售产品给其他公司的toB行业,优秀客户需要的是长期合作伙伴,并不纯粹考虑价格。像苹果、华为、谷歌这样的大公司,对自身采购芯片的价格要求定得不低,就是希望能够吸引有能力、有资质的供应方,如果压迫的供应商利润微薄,那么只有低端的厂商才有兴趣。

有一些芯片公司,自身的产品没有特色,所处市场处于红海竞争,只能通过低价来抢市场。其公司整体可能亏损,但是销售额可能做得很好看。这样的公司因其基因和品牌形象的限制,很难有长远的发展。如果一家芯片公司销售数字已经很大,持续多年出货量以亿元人民币为单位,然而仍然亏损或者毛利极低,那么去这家公司工作的人和做财务投资的人就要非常小心,因为其产品的竞争力很可能不强,或者必须大量投入研发以保持市场地位,其盈利往往以牺牲企业员工的利益为代价。要注意的是,不能带来巨大盈利的研发是无效的创新。

还有的公司从一些著名厂家挖来一些人撑起门面,刚刚建立就号称要成为中国的高通、英伟达而开始大量烧钱。其实业界领先的公司,无不是从较简单的产品开始打造,在几十年间从易到难积累了庞大的产品序列和知识体系,而逐渐成为业界领袖的,个别人离职无损其分毫。这样的初创公司往往开始就要做非常复杂,涉及生态的SoC(系统级芯片)或者大型处理器芯片以吸引投资人,但其长期的亏损可能是不可避免的。

更有甚者,是国内的资本去欧美洽谈,投资收购了部分毛利低或者亏损,面临淘汰的产品线,转而利用国内外的信息差和国内对科技股的高估值,重新包装冲击上市,我自己就有好几次被问到能不能牵这样的线,而科创板这样的上市公司也不是个例。这样的公司,上市是其终点,只能割股民的韭菜,不太可能长期盈利(但是,收购产品线以补充自己现有的成功产品线,往往有好的结果)。

欧美近年来比较成功的芯片初创公司,一般都是找到一个很小的客户痛点,通过打造专门产品而一炮而红,这些公司一般需要的投资轮数很少,一两次流片以后就足以开始盈利,投资人的回报非常丰厚。

总之,芯片行业无疑需要研发,但是研发的目的是盈利(即使是为了解决芯片技术卡脖子的问题,企业生存仍然是最基本的需求),优秀的芯片初创公司,总是很快就开始赚很多的钱,这样的公司如果不是需要急剧扩大规模,根本不需要上市。

我最近读到的《梁启超家书》中说:“一发手便做亏本营业,易消磨志气”。芯片公司最好不要抱长期亏损的心。

4.中国芯片产业非常落后,而先进的芯片工业主要集中在欧美地区吗?

愚说 :应该说,中国的芯片公司在代工制造和少部分产品设计上世界领先,而欧美国家和亚洲的日本、韩国(以下简称欧美日韩)在垂直整合型的公司和产品的多样化上领先。

在纯晶圆代工方面,中国台湾地区的台积电在市场占有率方面长期占据世界第一的位置,而且遥遥领先,上海的中芯国际、华虹,台湾地区的UMC(联华电子公司)、Vanguard(世界先进)、PSMC(力积电)也都排在世界前十位,客户遍及全球;而欧美在晶圆代工方面,能拿得出手的不过是格罗方德、X-Fab等寥寥几家,市场占有率也不高(值得关注的是,英特尔正在加大投资建厂,打算进入晶圆代工行业);韩国的三星水平极高,类似于台积电,三星专注于先进制程,而不像台积电覆盖较广。

在封装测试领域,中国台湾地区的ASE(日月光)同样是世界第一,而江苏长电、南通的通富微电、甘肃的天水华天都位居世界前十位。封装测试界排名世界前列的公司几乎都在东亚和东南亚。封装测试相对毛利水平略低,然而先进的封装设计同样富有科技含量并需要研发,并非是低附加值产业。在该领域欧美国家无法替代。

在产品方面,目前中国的芯片公司还是以国产替代为主,少数公司在部分细分产品种类上(如半导体照明、MEMS麦克风、功率芯片、氮化镓芯片等)可以排到世界前几位。

欧美日韩较为领先的芯片企业,主要是将设计、制造、生产、测试等环节全部垂直整合的超大型IDM公司,如英特尔、三星、SK海力士、美光、德州仪器、ADI、英飞凌、意法电子、瑞萨电子等。这些公司有几十年历史、两三代工程师的技术和产品积累,形成了庞大且完整,覆盖全工业界大多数终端应用的芯片组合和品牌联动效应。目前,国内如华润、士兰微之类的垂直整合型公司,形成历史较短,在细分的产品领域有一定竞争优势,但在跨越多条产品线的整体规模上尚难与国际大型的IDM匹敌。不过,国内的IDM公司近年受到资本的加持,制订了宏大的发展战略,未来非常可期。

在芯片设计方面,华为海思一度排名接近世界前十,后来由于受限使用台积电代工,排名下滑严重,不过其产品主要供华为使用,在整体电子业界影响较小(苹果有规模很大的芯片设计团队,然而也只供自己所需)。在前十位的设计公司中,有中国台湾地区的联发科(Media Tek)、联咏科技(Novatek)和瑞昱半导体(Realtek),其余为美国品牌,最知名的是高通、博通、英伟达和AMD。而国产芯片设计公司虽然加在一起的产值相当可观,然而其力量非常分散,未来希望看到更多并购案,从而诞生更有影响力的厂商。

就更广泛的芯片产业来说,在芯片公司的供应商方面,如设备、材料、工程软件等,欧美日韩因其先发优势,目前处于领先地位。

5.芯片设计是中国非常缺乏的技术吗?

愚说 :这个观点不能算对。在芯片设计方面,以华为海思为例,已经可以设计世界上最为复杂的处理器芯片,完全站在与世界前列平起平坐的地位。对于大多数的芯片种类,著名的外版设计类教科书早已被翻译成中文,很多欧美日韩的芯片公司在中国也有设计分部,而且晶圆厂的工艺也是对所有客户公开的,因此芯片设计与程序设计一样可以公开学到,而在这方面国内每年培养的人才总量也不在少数,基本上对于任何类别的芯片,在国内总能找到做过相关项目的设计人员,而对于高端人才,在海内外都是很稀缺的。当然,一时间国内肯定没有那么多有经验的设计人员可以满足数千家设计公司的需求。

从经验角度看,在芯片设计技术方面可能我国整体上还有所欠缺。芯片设计特别是模拟设计部分,非常看重经验,只有最有经验的模拟电路工程师才能设计出最好的性能。可以说,这类工程师是越老越吃香。有些高端的模拟芯片可以卖出90%以上的毛利,就是因为其定义新颖,性能稀缺。而数字芯片已经有很多开源的架构和业界标准,许多供应商提供可买到的IP和可移植的模块,设计数字芯片的门槛已经今非昔比,但是在数字芯片领域有所创新则非常困难。

基本上来说,只要是书本上能学到的知识,中国人都不差。我们缺乏的是书本上不体现的知识、经验、管理水平和体系。比如晶圆厂所需的芯片制造和工艺是比设计更加缺乏的技术,因为其技术只能从实际项目中来获取,而且只有整个团队经过多年磨合,多轮失败的尝试以后才能形成真正的战斗力,而不像编程或芯片设计,从书本中就能学到很多。实际产品和工程开发有很多书本上没有的内容,需要长期探索。

我们所缺乏的还有时间。卡脖子的领域如工程软件、精密化工、设备制造等,假以时日都可以突破。但问题是客户都有现成的方案,很难停下来花多年的人力、物力和冒风险去试用这些新途径。这些方面如果全靠市场经济自行调节,则很难有所突破。

6.国家大基金应该重点扶持芯片设计企业吗?

愚说 :可能我们需要明确的是各类扶持基金是需要短期盈利的,还是可以不计回报地解决卡脖子问题,因为这代表两种截然不同的投资方向。

如需要短期盈利,应该投资较快出业绩的芯片设计公司,尽量确保供应链的完善,这样的投资如果眼光准确,盈利退出是较快的。当然如果进入电信等特殊应用,仍然面临被国外制裁的风险。

如需要解决卡脖子问题,应该投资于难度更大,需较长期限才能见效的仪器设备、精密化工、光学器件、工程软件等需要长期试错,长期供应链配合的行业。对这些行业的投资应该由中央来牵头制订计划。

历史上,欧美的半导体企业经常受政府扶持,从过往的成败事例看,政府如果要挽救那些规模庞大、竞争力却不强而开始下滑的公司,则往往失败;政府如果扶持那些已经有技术优势而需要资本化的公司,或者需要将高超创意转变成产品的创业者,则往往有好的结果。

7.大量投资就可以快速发展芯片吗?

愚说 :芯片行业不同于大基建或互联网这样的规模经济。我见到在芯片投资热潮下,某初创公司老总说:“突然投资机构给了很多钱,不知道怎么用法”。对于很多初创公司,拿较少的钱比拿得多要好。

芯片公司应该做“更聪明”而不是“更大量”的投资,要做符合自己公司定位和目标市场的投资,否则只会累死自己而公司不见发展,这需要有战略和战术的眼光。芯片行业的特点是其永远是在高速发展的,今天一台薄薄的iPad的计算能力已经超过了20世纪90年代比冰箱还大的克雷超级计算机,每台激光打印机的数据处理能力都能超过NASA当年载人登月的处理器。即使引入巨资,如果只是仿照前人的成功经验重复投资,等到产品出来之时,已经被更有眼光的竞争对手又抛到后面,大量失败的芯片产品是在产品战略和管理上出了严重问题,而不是资金缺乏或研发不力的问题。有公司花了大量投资来购买EDA软件,四处购买IP和设计服务,最后流片做一颗复杂的SoC芯片,但是功能和性能仍然是照抄对手,居然不能做出任何创新。

关于如何打造成功的芯片产品,更多内容在本书中会进一步讲述。

8.芯片只与电子工程和计算机专业有关吗?

愚说 :事实上芯片行业需要各种各样的人才,而且很多完全不必懂得如何用电烙铁或者写程序。

比如,芯片设计公司很重要的是项目经理和供应链管理的人才,就不需要懂具体技术,而需要懂得管理、善于沟通、富有责任心和能够应对复杂局面。

我见过国内最好的芯片销售之一,本科是旅游专业毕业的。德州仪器最有名的产品经理之一,原来是音乐专业的,其功夫全在后天修行。

芯片公司的大量职能,如法务、财务、采购、客服、人力资源、市场宣传等,都可能在企业里扮演相当重要的地位。造就一颗大卖的芯片,其实是一个群策群力的系统工程。

9.能够研发两弹一星,怎么还搞不好芯片?

愚说 :两弹一星是全国统筹下做的大型战略项目,可以全国一盘棋,不计投入,只求成功,不需要利润形式的商业回报。但是芯片公司并不是倾其全力,设计出了某一颗优秀芯片就算作是成功的。世界领先的芯片公司,或者拥有数万种不同产品,覆盖了绝大多数电子应用;或者不断推出业界最先进的拳头产品,拥有世界范围的周边生态企业。其单个产品的复杂度或许远不如两弹一星,但是其重在产品广度和持续的投入。芯片搞好的唯一衡量标准,就是持续很多年,毛利高、销售额高、大量地赚钱,任何纸面上光彩熠熠的研发成果,最后永远是以赚多少钱来衡量其成效。投资人如果弄不清一家公司的技术到底是否领先或靠谱,只需看其赚多少钱即可见分晓。没有公司会拥有优秀产品,面向优质客户,而不想卖尽可能高的价格。

在研发之外,即使我们雇用了业界最强的技术人员,艰苦攻关以后终于把一颗符合客户需求的优秀芯片放在其桌上,仍然会面对客户一系列的发问:

①我为什么要买你这颗芯片而不是从其他家买呢?

②你们在哪里生产的?产能有保障吗?

③你们质量如何保证?测试标准有哪些?

④有没有能用来测试的参考板?

⑤有在我的应用场合成功应用的经验吗?

⑥价格是多少?能满足我们目标价格吗?

⑦什么时候可以量产?

⑧后续的产品计划是什么?

⑨有没有整体解决方案?

⑩有没有支持客户设计的技术团队?

⑪销售流程是什么?使用的代理商是我们批准的吗?

……

芯片技术发展的前提是找到相应的市场。整个半导体工业的历史也是一段市场、销售和供应链管理不断进化的历史。当大量客户愿意付出高昂的代价来购买某家公司的芯片,这家公司才算是成功。希望读者看完这本书后,更有信心来回答以上客户的这些问题。

10.芯片公司应该多多益善吗?

愚说 :欧美从20世纪60年代半导体产业开始飞速发展,其间曾经诞生了难以计数的芯片公司和周边专注于设备、工程软件、EDA、IP等企业。经过几十年来的大浪淘沙和收购兼并,留下来的芯片相关公司都具有相当规模。比如,德州仪器从1996年开始,收购了多达14家半导体公司和部分竞争对手,其中Unitrode、Burr-Brown和National Semiconductor的三次收购案,直接让德州仪器成为全球模拟芯片销量第一的公司,并且在近20年都保持领先地位。现在欧美虽然也有一些芯片初创公司,然而其整体的投资规模与互联网行业差距很大。在欧美日韩,芯片行业已经是类似汽车、化工、制药这样非常成熟的产业,小公司成长成巨头的空间已经很小,比较好的结局是被收购。

中国的芯片公司目前也面临同质化的问题,往往如小米这样的大公司开始招标时,有多家芯片公司会按照一模一样的规格,用来自同一供应链的芯片去竞争。这样的红海竞争对社会资源和自然资源是一种较大的浪费,作为投资人应该更多鼓励和支持强强联手的收购兼并,而非推出一个又一个做类似产品的公司来互相内卷。比如,国内目前做快速充电器芯片的公司不止十数家,然而都按照同样的USB快充标准,这样很难有创新的可能。

未来在中国,我认为有不限于如下的三类芯片公司会取得成功。

(1)电子公司自己孵化或控股的芯片公司。比如我们看到美的公司控股的两家芯片设计公司,2021年已经生产1000万颗MCU(单片机)芯片。因为美的自己就是使用MCU的大客户,规格需求完全清楚,那么这样的芯片公司,至少都有规模稳定的大客户使用群体,可谓旱涝保收,而且随着进一步发展,芯片产品可以辐射到全行业。其他类型的电子公司,如小米、比亚迪等,对于自己用量最大的部分芯片做出投资,非常合理且有意义。

(2023年哲库解散,在外人看来,是扩张太快而没有合理战略。Oppo如果先招个几十人的小团队,从小芯片开始,比如投几百万美元先做一颗PMIC,以Oppo每年出货近5000万台手机的体量,使用自有PMIC每台手机估计能节约0.5美元以上,甚至能卖给其他客户,世上还有更合算的投资吗?据说哲库3年招了一千人,不客气地说,这是富士康招工的做法,对研发来说,需要的只是极少数的精兵强将。)

(2)外资在中国的芯片团队自行独立。如前所述,芯片的供应链和客户往往已经在亚洲,如果芯片设计和其他工程团队仍然在亚洲的话,那么这样的团队已经没有必要再给欧美的管理层打工。这样的本土团队参与过科学的管理流程,成功的希望很大。比如上海的南芯,创始人来自德州仪器,提前看到了市场机会,又了解芯片的具体运营,短短数年已经赴科创板上市。

(3)真正解决卡脖子问题的海外收购或海归团队。我所了解最好的案例,是2008年南车时代电气收购英国Dynex公司。英国公司拥有国内当年没有的铁路用高压、大功率IGBT芯片技术,然而可能受限于市场,发展相当一般。南车用非常便宜的价格解决了卡脖子问题,然后在中国建厂,将此技术完全吸收,依靠广大的中国市场来发扬光大。考虑到南车可能有国资背景,此收购案的风险和难度可想而知,但是这个团队迎难而上,做成他们原本可以不做的事情,虽然我不知道当年主事的人是哪几位,但真是要击节赞赏!如果哪天结识的话一定要握一握手。

对于海归,最可能成功的是有足够领导力带整支队伍回来的人。最令人佩服的如硅谷前辈,带整支队伍海归的,通用材料公司前副总裁,中微公司的尹志尧先生,可惜也无缘结识。

11.国产芯片公司的产品策略是否应该以国产替代(进口芯片)为主?

愚说 :国产公司初创时的产品战略,往往是参考市场上缺货严重的海外芯片及相关客户,但是客户在寻找替代方案时,其目的主要是在缺货时寻求替代品,或作为万一被禁运时的备选方案,其真正为提高产品性能的意愿不高。因此如果遇到海外厂商可以顺利供货时,继续维持该客户的难度就比较大。而且多年以来,在禁运名单上的中国厂商早已主动出击寻求非欧美的供货商,现在尚存的国产替代的机会少或者难度较大,或者经济回报不行。华为扶持了相当多的国产芯片设计公司,但有类似体量的国产客户还是太少了。

某些国产厂商,立足点不是替代进口芯片,而是纯以低价,在低端市场上替代其他国产芯片。以替代低端国产芯片为口号的公司,走得不会太远,只有看准新市场,产品有创新之处的公司才能获得高毛利,企业才能自足,独立地健康发展。

有一种见解,认为中国是全世界芯片的第一大市场(2021年芯片进口额达4400亿美元之巨),因而国产取代的成长空间是极大的。但实际上,其中有较大部分是欧美公司做出的采购决定,而由其在中国的代工厂进行实际采购,因而国产芯片公司较难接触到此类市场(其中仅苹果就通过中国的代工厂进口了几百亿美元芯片,进而采购成品)。实际由中国电子公司选型、设计、进口的份额较难统计。事实上国内芯片设计公司有很多高水平的人,研发能力完全不比国外同行差,奈何如华为这样的高端客户不够多。

这就引入下个问题。

12.芯片公司应该主要服务内需吗?

愚说 :尽管中国是世界最大芯片市场,然而现在看到很多哪怕是稍有规模,尚未上市的国产芯片公司都纷纷到海外设点。仅限于我所知道的,在硅谷就有20家以上的中国芯片厂商,除了中芯、华虹这样规模已经很大的晶圆厂,还有包括矽力杰、希荻微、英诺赛科、汇顶等十多家芯片设计公司,以及芯原微电子、高云半导体等涉及多类型业务的公司。其出海的原因,主要有这么几点:

●国内的晶圆厂有不少客户本来就在欧美,至少占到10%~20%。在当地有必要设销售和客户服务中心。不少国产芯片公司和IP公司也开始在海外销售。

●国内市场竞争激烈,而且商业环境经常不理想。比如不少厂商会去反向挖掘某芯片的供应链信息和设计细节,来整体抄袭,所以能看到几家国产公司以低于成本的价格在拼命抢某个大客户的订单。如果将销售战场转移到海外,对手变成欧美公司,希望也许还大一些。

●某些芯片在海外的市场要大于国内市场,比如数据中心、医疗仪器、汽车电子等。主攻这些细分市场的公司,更有主动出海的需求。

●国内的人力成本极高。因为现在国内芯片公司极多而有经验的人才奇缺,工作几年的芯片设计工程师已经喊到百万年薪,这个价格已经高于欧洲和美国东部的平均工资,也许只低于硅谷,但是在欧美能雇用到更有经验的人才。

此外,出海的益处还有海外销售平均毛利更高,更易寻找合作和收购兼并的机会等。

硅谷不少芯片公司,使用全部出于亚洲的供应链,雇用亚洲的工程师来服务全球客户,而利润大多留在美国,这样的好日子可能不会再持续太长时间,很多竞争对手正在前来的路上。

13.华为这样的公司应该收购芯片厂来生产所有自己需要的芯片吗?

愚说 :曾经有报道说华为可能与中芯国际合作来建晶圆厂,进而生产自己所需的芯片,后来被辟谣。电子大厂培养自己的芯片设计公司是非常合理的战略,然而一般不会经营自己的晶圆代工厂,这是由于:

●芯片设计公司的形式相当灵活,可以使用来自不同代工厂的不同工艺,来生产规格迥异的产品,很少有代工厂拥有从最先进到最成熟的全部工艺。

●电子大厂有自己的产品周期,比如每两年出新一代的消费电子产品,在更换设计的期间许多芯片的需求量都需要调整,有些芯片不再采购,有时需要引入新的供应商等。但是晶圆厂为了利益最大化,必须尽量全产能100%运转,因此电子厂很难与单一晶圆厂同时在生产计划上匹配。晶圆厂一般也不希望只与单一大客户合作,在产能吃紧时甚至会推掉一些生意以平衡风险。

●华为及其关联公司在进口所有美国产品和技术之时都需要向美国商务部申请许可,而目前对先进制程的芯片生产技术,华为是受限使用的。同样,目前全世界任何晶圆厂,包括中芯国际,都需要向美国申请进口一些关键产品、材料和设备,因此华为即使不是与中芯合作,转而寻求与三星或台积电合作建晶圆厂,仍会受到与目前一样的限制,并不从根本上解决问题。

14.发展第三代半导体可以弯道超车,完全取代现有的芯片格局吗?

愚说 :我的产品线曾经发布过几颗氮化镓芯片的驱动和控制器,和全球几家著名的氮化镓公司都有合作,我还在氮化镓的参考书 GaN Power Devices and Applications 中写过一个小节,另外我对碳化硅也算了解,所以大概还有一点发言权。

所谓第三代半导体材料,其实是国内炒作出来的名词,好像暗示可以取代传统的硅基材料,其实是误导的。发明此类材料的欧美业界事实上并没有这个名词,而称为宽禁带材料,是半导体发展的一个分支。

碳化硅目前只能用于高压的功率器件上,主要增长市场来自电动车。而氮化镓除了高压功率器件,还可以用于低压器件、光电和射频器件上,应用略广。

碳化硅在电动汽车、轨道交通、工业电机、光伏逆变等应用上替换传统的IGBT、高压MOSFET等功率器件已经非常成功,特斯拉在要求最严格的电动车主逆变器上将一直采用的IGBT全部换成碳化硅器件,在车载充电器里也使用碳化硅二极管,就是最好的证明。碳化硅的应用市场非常成熟,正在稳步取代一些传统的功率器件。现在有消息称,特斯拉将减少碳化硅用量,但主要出于成本而非性能考虑,而且据朋友介绍,相关项目仍尚未成熟。

氮化镓应用更广,在AI时代对能源的需求驱动下,有望增长较快。

总体来说,宽禁带材料在未来数年会成长为几十亿美元的市场,但是完全取代硅器件仍然是不现实的。

在宽禁带半导体的发展上中国不亚于任何国家,但这个赛道只是芯片工业的分支而非主干。欧美的芯片行业比我国多了近两代人的积累,不可能把最有潜力的市场拱手相让。而我国的企业也只能迎难而上,在已有的赛道上努力创新,努力追赶。

15.芯片设计主要的难点是在设计上吗?

愚说 :实际上,芯片的研发设计虽然重要,然而只是企业成功的一环。列举一些在设计之外,公司会遇到的典型问题,这些只是芯片设计企业可能遇到问题的1%。

(1)设计出了芯片,也拿到了客户订单,可是供应链产能不足,不能向客户交付。

除非是必须使用最先进工艺的少数产品,芯片设计公司可以采用多家代工厂的标准工艺,将自己的芯片产品在多家流片来应对供应链风险,当然这也意味着运营和研发费用的提高。在产能不那么紧缺时,有多家选择可以促成代工厂之间的价格竞争和工艺优化,对设计公司比较有利。

更进一步的做法是,设计公司可以雇用工艺专家,与代工厂签订保密协议,优化自己独有的工艺。此外,在封装和测试环节,未雨绸缪事先找到多家供应商和提前获取足够设备也很有帮助。

(2)市场窗口很短暂,新产品需要很快推向市场。

芯片上市时间对于多数芯片产品非常重要。如苹果、英伟达、华为这样的大客户,会指定某项目需要工程样片,预备生产和正式量产前,必须交货的截止日期。因为这些大客户往往有两三种备用方案,我方一旦误期,很可能会将业务拱手让给竞争对手,最坏情况下甚至可能上大客户的黑名单,永不再被考虑。

除此以外,对于最新颁发行业标准下的应用,谁最先开发出解决方案,谁占得市场先机。

有时,在芯片尚未成熟时,甚至冒险也要开始推广。我曾经遇到某大客户说:“看起来你们的芯片性能很好,而另一家的问题很多,但是我们已经试用另一家几个月了,现在没有精力再改试你们的方案”。过了两三年,公司终于拿回这个客户。

为了缩短芯片上市时间,我们需要在开发阶段做好项目管理,确保效率最优地开发。

(3)产品的市场寿命可能短暂。

芯片设计行业的困难在于逆水行舟、不进则退。除非公司的品牌特殊,否则很少有高毛利的产品拥有很长的市场寿命。即使有一些长期而稳定的客户不需要最新的芯片方案,然而我们的供应链也会随着时间的推移而可能变得脆弱。

(4)客户需要越来越低的价格。

近两年因为疫情影响,芯片价格普遍有所提升。不过在正常的年头,电子产品的价格总是随时间推移而下降,比如相同配置的个人计算机可能每两年的售价就要随着新的机型出现而下跌一定比例,而终端产品价格的下跌总是一定程度上要转嫁到芯片的采购价上去。这就需要芯片设计公司不断优化自己的供应链而降低成本。

(5)人力资源更难获取。

在国内芯片工业井喷的时代,可用的经验人士越来越稀缺,即使是初出茅庐需要培养的人员,其要价也往往难以承受。一些融资能力较强的公司总能以更高工资将成熟团队拆分,对行业实属不利。不像送外卖的人员可以各行各道,任何高科技的团队总需要多年的磨合锻炼过程,成熟团队一旦拆开就再难聚拢。

(6)产品路线采用成熟工艺,则竞争者可能仿冒。

国内做模拟、电源和某些数字芯片等的创业公司普遍使用中芯、华虹、台积电的标准工艺,此类芯片往往不需要外购IP或复杂开发工具,加上对知识产权不够尊重的大环境,催生不少在法律边缘游走的反向工程公司。此类公司一多,导致低端市场存在大量竞争者,无人得利,而高端市场则缺乏敢于创新的正向设计公司。

(7)产品路线采用先进工艺,则开发风险不能接受。

许多公司希望设计使用先进工艺的高端数字芯片,其开发成本往往以数千万美元计算。现在,各类先进数字IP和设计服务已经较为完善,实际上只要有足够的钱,开发能够工作的高端芯片风险已经比较小了。

然而高端芯片不能仅靠使用先进的代工厂工艺和标准IP来显示差异性,产品使用3nm未必比7nm更卖得出去。芯片本身必须得有功能或性能上的创新,解决客户的实际问题,大幅提升系统性能才能有竞争力,而销量和毛利又必须极高才能维持团队持续的运营。商业回报需要覆盖庞大的开发成本和团队成本,才是基于先进工艺开发的真正风险。

(8)客户需要系统级解决方案。

除了像苹果、谷歌这样的公司对自己的设计有完全的掌控权,要求供应商更多按其要求来开发个别器件以外,大量的芯片客户如今选择与芯片公司结成战略联盟的方式,希望供应商能够提供从传感、模拟,到运算、执行等全方位的芯片解决方案。如此则该客户的体量倍增,更能得到芯片公司的重视,得到针对性开发的可能性,得到更好的价格和技术支持,以及简化自身的供应链管理。只提供某一细分产品种类的芯片公司往往有产品深度,却缺乏广度,因此产品必须有特别优势。 WrQ+SLWW4TLr9ACvv1VJh0NL2e2TfGXiZfxzXUTxjN+pbQw7ubTB44d1Yzc5DLqp



第1章
芯片公司的业务类型

本书主要是讲芯片公司的运营,在第1章,我们先解释一下芯片公司的整体产业链。

芯片行业有其历史发展的周期性,基本是与经济周期相对应。在经济景气时,消费者更愿意买电子产品,有更多工厂修建,更多汽车被造出来,大量的应用场合都会用到芯片;反之,在经济下行时,消费能力骤减,芯片行业也随之黯淡。当全世界的老百姓们觉得钱不太经花,于是将买新手机和新汽车的计划一再拖延时,基本上就代表了芯片工业的低潮和世界范围的经济危机即将来临。图1.1显示了全世界半导体芯片近25年的销量趋势,在2001年和2008年两个世界经济低潮时,芯片产业有30%~40%的严重下滑,然后又反弹向上。2021—2022年是芯片行业史上增长比例最大的年份,在2023年截稿时,又转而向下,很有可能是又一轮经济下行的开始。不过无论如何,芯片工业总是在震荡向上的。

芯片的开发和制造在过去的30多年里发生了翻天覆地的变化。在30年以前,绝大多数芯片公司都拥有自己的晶圆厂,业务模式非常单一。而今天,拥有自己芯片产品的公司基本可以划分为这样三种业务类型。

(1)垂直整合制造模式(Integrated Device Manufacturer,IDM)。

这是芯片公司最传统的类型,它们拥有自己的芯片设计团队和制造工厂,而且还集成了封装和测试的全步骤,自行安排生产,研发工艺和划分资源。代表当属英特尔、三星、美光、德州仪器等。

(2)无厂芯片设计公司(Fabless)。

这些公司把芯片生产的部分交由晶圆代工厂和封测厂执行,自己着重于芯片定义和设计、建立芯片生态、研发知识产权、系统整合、服务客户等非制造类的任务。此类设计公司如高通、博通、英伟达、苹果、华为海思等,也是这本书讲述的重点。

图1.1 全世界芯片每月销售总额(虚线)和增长比例(黑实线)

注:数据来自semiconductors.org。

(3)混合模式。

许多IDM有大量的产品线分支,但未必都能使用公司自有的工厂生产,而可能需要外包部分业务到代工厂去。采用混合模式可以获得额外的产能,或者使用某种自己尚不具备的工艺,这样IDM可以延缓到未来再决定是否要投资额外的产能或自行研发工艺,如此比较灵活。此外,如果IDM收购或兼并了Fabless公司,也不一定要让被收购方转移到自己工厂生产,因此也可算为混合模式。

事实上,现在很少有完全纯粹的IDM公司,多数都用一些混合模式,比如英特尔也是台积电很大的客户。

这三类公司拥有自己的芯片产品和品牌,除此以外,晶圆代工厂(Foundry)是为除了IDM以外的两类公司从事生产服务的。因为代工厂并不发布自有品牌的芯片产品,因此代工厂的客户并不把代工厂视为竞争对手。芯片代工不同于消费电子代工。富士康虽然能帮苹果代工,但其主要是做组装测试,附加价值并不高,富士康本身不具备苹果的软硬件开发能力和生态系统,苹果也有多家代工厂选择。而台积电等先进代工厂,要做自己的芯片设计和品牌而成为IDM,其实是完全可以的,但是它们却选择了与众多设计公司合作的道路,这样做非常艰苦,但是道路却也更加宽广。我曾经和代工厂朋友感叹道:“真的很难想象世界上还有比你们辛苦的生意!”然而这也是芯片产业生态中丰富多彩之处。

这一章首先就前三类公司逐一说明,其次就代工厂和芯片业界其他类型的公司分别介绍,使读者对芯片产业的上下游有所了解,以便阅读后续章节。 WrQ+SLWW4TLr9ACvv1VJh0NL2e2TfGXiZfxzXUTxjN+pbQw7ubTB44d1Yzc5DLqp

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